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平成15年度 通信講習用 船舶電気装備技術講座(電気工学の基礎編、初級)

 事業名 船舶の電気装備に関する技術指導等
 団体名 日本船舶電装協会 注目度注目度5


7. 交流
7・1 単相交流の発生
 交流とはどのような形の電気かについては1・12・2で簡単に述べたが, さらに詳しく考えてみよう。
 
図7・1
 
 図7・1は簡単な交流発電機の原理図である。
 図7・1(a)において, N極からS極に向っている強力な磁界中にABCDなるコイルをある回転速度で回転すれば, 2・4で説明したとおり誘導起電力がコイル中に発生し, 負荷Lに電流が流れる。そこで, この電流の流れ方をみる。
 図7・1(a)においては, ABCD-R2-B2-L-B1-R1-ABの順序となる。このコイルが180°回転すれば, 電流の流れが逆になって図7・1(b)のようにDCBA-R1-B1-L-B2-R2DCのような順序となる。この流れの形をさらに図7-2についてみよう。
 ここで, R1及びR2の環をスリップリング(集電環)といい, B1及びB2ブラシ(刷子)という。
 
図7・2
 
 図7・2(a)はDCBAコイル(図7・1(b)参照のこと。)が磁界中の磁力線を切っている状態であって, そのために誘導される起電力の変化の状態が図7・2(b)に曲線として示されたものである。
 次にsinθ又は(6・3)式によりsinωtの曲線を図示してみよう。図7・3(a)においてOA=1としてsinθ=ABにおけるABの値を数表により求める。(sinθのθの値に図7・3(a)のように代入する。)このように求めた値が図7・3(b)の曲線になる。
 
図7・3
 
 この曲線を正弦波曲線(サインカーブ sine curve)という。
 以上は解析的に説明したが, 次のように作図的に考えてもよい。図7・3(a)において, Oを中心として腕OAが反時計式に回転しOAの正射影ABの長さが変わるが, その変り方を回転角に対応して描けば図7・3(b)のような曲線となる。よってこの曲線を正弦波曲線(サインカーブ)という。
 そこで, 図7・2の交流発電機の誘導起電力の波形と図7・3における正弦波曲線とは相似である。それ故に, この誘導起電力は正弦波曲線の式sinωtを用いる。
 図7・2(b)において, 誘導起電力の最大値をEmとし, 瞬時電圧をeで表せば, 次の式が交流電圧の式である。
e=Em sin ωt〔V〕・・・(7・1)
ここで, ωは(6・4)式によって,
 
 
である。
 また, 瞬時電流をで表せば, 次の式が交流電流の式である。
 
 
は交流回路の場合でもオームの法則が成り立つ。ただしRは抵抗とする。
(7・1)式から
 
 
ただし,
 
 
は電流の最大値とする。







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